給水做一次“體檢”

石守金 唐嘉儀 宋寒梅 楊茗勝 凌紫涵

本期點評專家

黃新階 ?正高級教師，特級教師，全國優(yōu)秀教師，中國化學會2017年度基礎化學獎獲得者，湖北省首批十大名師，教育部第三批國培計劃專家?guī)鞂＜?，赤壁市“市長杯”青少年科技創(chuàng)新大賽評審專家。

一、活動背景

水不僅是寶貴的自然資源，還是人類的生命之源。為了了解身邊的水質(zhì)狀況，我們決定開展水質(zhì)研究，給水做一次“體檢”。

二、采集樣本

我們考察了會同縣的三處水域。一是渠水，它是沅江的支流，是縣城自來水的水源。我們觀察發(fā)現(xiàn)，河水清澈見底，無漂浮垃圾，無腐臭氣味。二是穿城而過流入渠水的會同河，目測河水渾濁，河邊有少許垃圾，可以聞到淡淡的腐臭味。三是城中的老井，水里長有水草，目測井水渾濁，似淡色的牛奶?？疾鞎r，我們在每處都采集了水樣，用于實驗探究。

三、實驗探究

（一）提出方法

面對水樣，我們?nèi)绾巫屍洹皬堥_嘴”，接受檢查呢？我們根據(jù)所學的知識，各自提出了一種檢測方法，全方位地給水樣做“體檢”。

石守金提出利用感官檢測，比如用放大鏡或顯微鏡觀察、用鼻子聞氣味等；凌紫涵提出用pH計檢測酸堿度，看水樣有沒有受到化學污染；唐嘉儀建議用明礬吸附雜質(zhì)并過濾，判斷雜質(zhì)的類別；宋寒梅提出用化學試劑如硝酸銀溶液檢測水的成分；楊茗勝建議把水樣燒開，使之蒸發(fā)，然后稱量殘留物的質(zhì)量，計算水中雜質(zhì)的含量。

（二）實驗檢測

在老師的幫助下，我們準備好實驗器材，對渠水水樣A、會同河水樣B、城中老井水樣C的水質(zhì)進行檢測。

1.感官檢測

我們用放大鏡觀察水樣，發(fā)現(xiàn)水樣A較清澈，水樣B最渾濁，水樣C呈淡牛奶色。聞氣味，發(fā)現(xiàn)水樣B有明顯異味，水樣A和水樣C都無明顯異味。用顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)水樣B有許多雜質(zhì)，水樣A和水樣C有少量雜質(zhì)?？梢?，水樣A最好，水樣B最差。

2.pH計檢測

我們?nèi)∷畼覣、B、C各20 mL分別倒入不同的燒杯中，用pH計檢測水樣的pH值。

水樣A的pH值為7.90，水樣B的pH值為7.60，水樣C的pH值為7.18，均呈弱堿性。通過查找資料，我們得知水的正常pH值范圍為6.5～8.8，因此可以判斷水樣pH值正常，沒有受到明顯的酸、堿化學物質(zhì)污染。

3.用明礬檢測

我們?nèi)∷畼覣、B、C各50 mL分別倒入不同的燒杯中，分別加入少許明礬，攪拌。一段時間后，水樣A沉淀較少，水樣B沉淀很少，水樣C沉淀多。水樣B的現(xiàn)象與感官觀察結(jié)論不符，可能是因為其雜質(zhì)成分與A、C不同。通過查資料得知，明礬水解產(chǎn)生氫氧化鋁膠體，易與土壤膠體形成沉淀。我們初步判斷水樣A、C的雜質(zhì)主要是土壤、泥沙類膠體，而水樣B的雜質(zhì)主要是生活垃圾和腐爛植物等。

之后我們將燒杯中的水樣分別過濾一半，將濾液和原液進行對比，發(fā)現(xiàn)濾液均比原液清澈。用放大鏡觀察濾液，沒看到明顯懸浮物；聞氣味，水樣B的濾液有異味，但比原液淡些?？磥?，水樣B中溶解了許多可溶性雜質(zhì)。

4.用硝酸銀溶液檢測

我們?nèi)?種濾液各2 mL分別倒入試管中，分別滴加硝酸銀溶液（AgNO3），都產(chǎn)生了白色沉淀。水樣A、B的濾液產(chǎn)生的沉淀很少，水樣C的濾液產(chǎn)生的沉淀較多。

5.檢測雜質(zhì)含量

此實驗以水樣C為例。稱取水樣C的質(zhì)量為36.307 g，蒸干后得殘留物的質(zhì)量為4 mg，計算得出水中雜質(zhì)的含量：0.004÷36.307×100%＝0.011%。

我們查找水質(zhì)標準得知，生活飲用水的標準是溶解性總固體小于等于1000 mg/L，即0.1%。檢測結(jié)果遠低于標準值，水樣似乎是優(yōu)質(zhì)水，但與感官觀察的結(jié)論明顯不符，誤差原因可能是部分雜質(zhì)揮發(fā)。

四、結(jié)論

城中老井井水含有大量的泥土膠體和氯化物，不適宜飲用。會同河被生活污水和垃圾污染，含有較多雜質(zhì)，有腐臭味，不可飲用。渠水水質(zhì)較好，含有少量泥土膠體，較少受到垃圾和生活污水污染。會同河流入渠水途中經(jīng)過自凈，對渠水水質(zhì)沒有明顯影響。

三處水域的水均沒有受到化學污染。渠水作為縣城自來水的水源，得到了切實的保護，但其支流會同河需要加強保護。平時，我們應做好生活污水、廢棄物的處理。（指導老師：楊海波 ? 蔣彧 ? 李彥達）

[本文系湖南省教育科學“十四五”規(guī)劃2023年度資助課題“基于社團活動平臺的勞動教育課程開發(fā)與實踐研究”（課題批準號：XJK23BJC028）小成果]

專家點評

石守金、唐嘉儀等五位同學用所學的化學知識檢測家鄉(xiāng)三處水域——渠水、會同河和城中老井井水的水質(zhì)狀況，初步得出了可靠的結(jié)論，說明他們初步形成了學以致用的良好習慣，體現(xiàn)了社會責任感。

水質(zhì)檢測分析是保障水質(zhì)安全的有力舉措。我國現(xiàn)行飲用水水質(zhì)國家標準有106項檢測指標。檢驗方法按其特性可分為物理、化學、微生物方法三大類。常見的化學方法有滴定分析法、重量分析法、氣相色譜法。

文獻記載，我國在明朝就廣泛利用明礬凈水。明礬凈水的原理是：明礬溶于水便水解生成有較強吸附能力的膠狀氫氧化鋁。生成的氫氧化鋁越多，吸附能力越強。當明礬用量太大、其溶液的濃度較大時，溶液的酸度也較大，水解平衡會朝溶解氫氧化鋁的方向移動，導致氫氧化鋁膠體變少，不利于凈化水或者判斷水中雜質(zhì)的含量。這就是很多明礬凈水實驗失敗的原因。

用明礬凈水一般要20 min左右才可以觀察到非常明顯的現(xiàn)象。因此，建議采用空白對比實驗進行觀察，效果會更好。